流等（加载，成为一个计算机中的模型电机的静止状态了）；选择适当的运动步长让定转子在气

隙中的人为设定的边界上以整数个节点数与定子相对移动（电机旋转）；通过 ANSYS 给我们预

备好的求解器，对网格划分形成的每个节点进行计算分析，就可以较准确地计算出我们需要的电

机的磁场分布、电感、力矩等等。

可见 ANSYS 与我们习惯的计算方法有很大不同，它的实质是通过在计算机中模拟运行电机

——

来求解的。求解过程可分为为三大步骤：前处理

建模与网格划分，加载设置求解，后处理。

ANSYS 的用途远非限于电磁场分析和计算。事实上，电机的运行处在电、磁、热、流体、力和运

动的多种物理场的耦合的复杂过程中，在与外电路连接后，又受到外部电路的复杂影响。ANSYS

正是唯一能够真正多实现电机多物理场耦合的有限元分析工具，借助于 ANSYS 软件可以建立电

机（包括定子、转子、气隙、结构件、绝缘件和外部电路）用于电磁、流体、热、结构分析的统一的有

限元计算模型。通过进行电机磁场分析，计算磁场和磁密分布、矩角特性、电感和感应电势等参数，

获得电机电磁力和电磁力矩分布等；并且可以在同一个分析模型上，利用分析得到的电磁发热，

将电机的流体－热直接进行耦合分析，ANSYS 可处理热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射，

由此考核电机的通风冷却效果，并得到电机在一定的冷却风量下的温度分布、冷却流体速度和压

力等；还可以利用以上全部结果对电机进行结构分析，得到在考虑温度和电磁影响下的电机结构

件的应力和变形情况，甚至同时对电机定子、定转子耦合情况进行振动模态分析，判断电机的机

械性能和安全性能。

本文仅对我们最实用的 ANSYS 在微电机电磁场分析中的运用作一些初步介绍，这类资料所

见不多，希望本文能起到抛砖引玉的作用。

  

二 建模与网格划分

“

”

在分析物体的物理过程时，最直观的是物体的几何形状。建模 就是在 ANSYS 环境下将电机

的几何模型表示出来，再赋予各部件物质的特性。

我们遇到最多的电机分析问题集中于垂直于电机轴的平面场，电流密度和磁矢位只有轴向分

量，因此我们遇到的大多数电机可以简化为二维场的分析，即建立平面模型就可以了（对于需考

虑端部效应、边缘效应的电机则应该用三维场分析，需立体建模）。通常将圆柱形电机旋的转轴心

与 Z 坐标重合（或平行），而取一与其垂直的截面建模（但根据不同情况要分别对待，例如某些

“

”

……

采用轴向磁场的电机、 无限长 直线电机

则应该取轴向截面）。

1 建模和分析方式的选择

本文不推荐初学时将其它制图软件（如 PRO/E、Solidworks 和 AutoCAD）中的几何图形直

接导入 ANSYS，因为转换和修复方面花费的时间可能比直接建模还多，而且容易出错。经验证明：

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